CN104567792A - 一种手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪，主要结构包括：架体、传动电机、支脚、传动丝杠、丝杠架、丝母架、丝杠轴套、测量传感器、倾角仪、手柄、电控盒、显示屏、接插孔、指示灯、调控器、导线、背带、电路板、蓄电器、螺栓，是针对岩体结构面粗糙度系数测量设备和方法存在的弊端，采用机械结构、电子线路、计算机程序相结合的设计，用于野外岩体结构面粗糙度系数测量，此测量仪设计先进，结构紧凑，体积小，便于携带，安装使用方便，便于使用者对岩体结构面进行现场多样、多方位、多角度测量，测量的数据可即时显示，也可采集数据回实验室进行全面分析，测量精度高，数据准确翔实，是十分理想的手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪。

Description

一种手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪

技术领域

本发明涉及一种手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪，属岩体工程测量设备的设计与制造技术领域。

背景技术

在地质学领域，结构面是岩体的重要组成部分，对岩体的稳定性起着主要控制作用，结构面的研究是分析工程岩体性质和稳定性的基础，研究表明，岩体结构面的粗糙度对结构面的力学性质有很大影响，故岩体结构面粗糙度系数的准确测量是非常重要的。

目前，岩体结构面粗糙度系数的测量分为机械法和光学法，机械法的测量仪器大都由接触式探针、机械驱动装置和计算机组成，这类仪器通常结构复杂、笨重，竖直方向测试量程小，测量速度慢，由于岩体结构面的凹凸不平，探针在运行过程中容易发生卡壳，而且测量结果需进行后期处理才能得到岩体结构面的粗糙度系数值，因此不适宜野外具各向异性和非均一性的岩体结构面粗糙度系数的测量，光学测量仪器大都由激光发射装置、接收器、机械驱动装置和光电转换系统组成，光学方法的仪器虽然克服了机械测量存在的卡壳、测量速度慢的问题，但光学测量仪多局限于室内测量，对样品要求严格，所测数据也需后期处理才能给出岩体结构面的粗糙度系数值，因此不适用于大范围多样本的野外岩体结构面粗糙度系数的测量；例如STIMPSON研制的轮廓尺测量，是由170根等长的针组成，垂直置于岩体结构面表面，按升降形成的轮廓进行记录、绘制在图纸上测量，工序繁琐，误差较大，而且不能直接给出岩体结构面的粗糙度系数值；例如杜时贵研制的轮廓曲线仪，由探头、绘图笔、平衡块、固定 板组成，使用时移动平衡块，探头在岩体表面上滚动，绘图笔则在固定板上连续绘制岩体表面曲线，需手动操作，测量速度慢，不能直接给出岩体结构面粗糙度系数值；例如夏才初研制的岩石表面形貌仪，将机械控制、测试、数据处理相结合，但是量程只有10mm，分辨率只有0.01mm，仪器结构复杂、笨重、触针测量易卡住，不适用于起伏度较大的岩体结构面测量；例如王建秀等研制的岩石结构面测量仪，通过旋转套管、中心杆、连接臂、接触式距离测量装置、数据采集与处理系统组成，接触式测量，接触触头较尖，岩体表面凹凸不平，易卡住，测量精度低；例如张丛林研制的野外记录硬质结构面表面起伏形态的仪器，克服了机械测量存在的卡壳问题，但是所测结果需后期手动连线处理，工作量大，误差大，而且不能直接给出所测岩体结构面的粗糙度系数值。

总之，目前用于野外直接测量岩体结构面粗糙度系数的仪器存在较多弊端，测量手段简陋、精度低、测量速度慢、测量工作繁琐、不适宜野外携带，不能直接测出岩体结构面粗糙度系数值，不适宜大范围多样本野外岩体结构面粗糙度系数的测量。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的不足，采用机械结构、电子控制、计算机程序相结合的设计，设计一种手持式智能化岩体结构面粗糙度系数的测量仪器，以克服现有岩体结构面测量装置和技术的不足，能够对岩体结构面粗糙度系数进行现场智能化快速测量，以大幅度提高测量速度和精度。

技术方案

本发明主要结构包括：架体、传动电机、支脚、传动丝杠、丝杠架、丝母架、丝杠轴套、测量传感器、倾角仪、手柄、电控盒、显示屏、接插孔、指示灯、调控器、导线、背带、电路板、蓄电器、螺栓；

测量仪主体为架体，在架体的前部设有第一支脚、第二支脚、第三支脚；架体为长矩形体，在架体的左部设有第一丝杠架、右部设有第二丝杠架，第一丝杠架右部连接第一丝杠轴套，第二丝杠架内设有第二丝杠轴套；在架体的上部中间位置设有丝母架，在第一丝杠架与第二丝杠架之间设有传动丝杠，传动丝杠与丝母架旋合连接，传动丝杠左部由第一丝杠轴套固定，传动丝杠穿过丝母架，由右部的第二丝杠轴套固定；在第一丝杠架的左部设有传动电机；在丝母架上部设有测量传感器；在架体的后部设有手柄；在架体的左后部设有倾角仪；在架体的左部设有电控盒，在电控盒上部设有显示屏、接插孔、指示灯、调控器；电控盒前部设有第一导线、第二导线，第一导线与传动电机连接，第二导线与测量传感器连接；在电控盒的下部设有背带；在电控盒的内部并排设有电路板、蓄电器，并由螺栓固定，电路板上为控制电路。

所述的控制电路由：电源稳压电路IC1、下载程序接口电路IC2、步进电机驱动电路IC3、测量传感器接口电路IC4、SD存储卡接口电路IC5、液晶显示屏接口电路IC6、调控器电路IC7、振荡晶体电路IC8、指示灯电路IC9、基准电压电路IC10、上电复位电路IC11、微计算机处理器电路IC12组成整体电路，各分电路由导线互相连接。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对现有岩体结构面粗糙度系数测量设备和方法存在的弊端，采用机械结构、电子线路、计算机程序相结合的设计，用于野外岩体结构面粗糙度系数测量，此测量仪设计先进，结构紧凑，体积小，便于携带，安装使用方便，便于使用者对岩体结构面进行现场多样本、多方位、多角度测量，测量的数据可即时显示，也可采集数据回实验室进行全面分析，测量精度高，数据准确翔实，是十分理想的手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪。

附图说明

图1测量仪整体结构图

图2图1的主视图

图3图1的俯视图

图4图1的B-B剖面图

图5电路板电路图

图中所示，附图标记如下：

1、架体，2、传动电机，3、第一支脚，4、第二支脚，5、第三支脚，6、传动丝杠，7、第一丝杠架，8、第二丝杠架，9、第一丝杠轴套，10、第二丝杠轴套，11、丝母架，12、测量传感器，13、倾角仪，14、手柄，15、电控盒，16、显示屏，17、接插孔，18、指示灯，19、调控器，20、第一导线，21、第二导线，22、背带，23、电路板，24、蓄电器，25、螺栓。

IC1、电源稳压电路； IC2、下载程序接口电路；

IC3、步进电机驱动电路； IC4、测量传感器接口电路；

IC5、SD存储卡接口电路； IC6、液晶显示屏接口电路；

IC7、调控器电路； IC8、振荡晶体电路；

IC9、指示灯电路； IC10、基准电压电路；

IC11、上电复位电路； IC12、微计算机处理器电路；

VDD、电源端，GND、接地端，S1、电源开关，F1、保险丝，J1、电源接口，J2、电源降压芯片，J3、降压芯片，J4、基准电压芯片，J5、步进电机驱动芯片，J6、8位单片机处理器，P1、下载程序接口，P2、步进电机接口，P3、测量传感器接口，P4、SD存储卡接口，P5、显示屏接口，U1、异步串口通讯芯片，Y1、震荡晶体，C、电容，R、电阻，LED、发光二极管，KEY、按键。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1、2、3、4所示，为测量仪整体结构图，各部位置，连接关系要正确，安装牢固。

测量仪主体为架体1，在架体1的前部设有第一支脚3、第二支脚4、第三支脚5；架体1为长矩形体，在架体1的左部为第一丝杠架7、右部为第二丝杠架8，第一丝杠架7右部连接第一丝杠轴套9，第二丝杠架8内设有第二丝杠轴套10；在架体1的上部中间位置设有丝母架11，在第一丝杠架7与第二丝杠架8之间设有传动丝杠6，传动丝杠6与丝母架11旋合连接，传动丝杠6左部由第一丝杠轴套9固定，传动丝杠6穿过丝母架11，由右部的第二丝杠轴套10固定；在第一丝杠架7的左部设有传动电机2；在丝母架11上部设有测量传感器12；在架体1的后部设有手柄14；在架体1的左后部设有倾角仪13；在架体1 的左部设有电控盒15，在电控盒15上部设有显示屏16、接插孔17、指示灯18、调控器19；电控盒15前部设有第一导线20、第二导线21，第一导线20与传动电机2连接，第二导线21与测量传感器12连接；在电控盒15的下部设有背带22；在电控盒15的内部并排设有电路板23、蓄电器24，并由螺栓固定，电路板23上为控制电路。

图5所示，为电路板电路图，电路板电路由12个分电路组成，各分电路间由导线互相连接，VCC端、VDD端为电源端，GND端为接地端，岩体结构面粗糙度系数的测量数据由微计算机处理器电路IC12进行程序化处理分析，其计算机程序如下：

实施例1

手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪使用方法如下：

1、手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪各部均处于准工作状态；

2、调整第一支脚、第二支脚、第三支脚，固定测量仪于被测岩体结构面上部；

3、记录倾角仪显示的角度；

4、设定传动电机转速和采样间距；

5、开启电控盒调控器，测量传感器随传动丝杠、丝母架的移动进行测量；

6、测量数据即时在显示屏显示并存储；

通过以上步骤，完成了安装、调试、测量的全过程。

Claims (3)

1.一种手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪，其特征在于：主要结构包括：架体、传动电机、支脚、传动丝杠、丝杠架、丝母架、丝杠轴套、测量传感器、倾角仪、手柄、电控盒、显示屏、接插孔、指示灯、调控器、导线、背带、电路板、蓄电器、螺栓；

测量仪主体为架体，在架体的前部设有第一支脚、第二支脚、第三支脚；架体为长矩形体，在架体的左部设有第一丝杠架、右部设有第二丝杠架，第一丝杠架右部连接第一丝杠轴套，第二丝杠架内设有第二丝杠轴套；在架体的上部中间位置设有丝母架，在第一丝杠架与第二丝杠架之间设有传动丝杠，传动丝杠与丝母架旋合连接，传动丝杠左部由第一丝杠轴套固定，传动丝杠穿过丝母架，由右部的第二丝杠轴套固定；在第一丝杠架的左部设有传动电机；在丝母架上部设有测量传感器；在架体的后部设有手柄；在架体的左后部设有倾角仪；在架体的左部设有电控盒，在电控盒上部设有显示屏、接插孔、指示灯、调控器；电控盒前部设有第一导线、第二导线，第一导线与传动电机连接，第二导线与测量传感器连接；在电控盒的下部设有背带；在电控盒的内部并排设有电路板、蓄电器，并由螺栓固定，电路板上为控制电路。

2.根据权利要求1所述的一种手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪，其特征在于：所述的控制电路由：电源稳压电路IC1、下载程序接口电路IC2、步进电机驱动电路IC3、测量传感器接口电路IC4、SD存储卡接口电路IC5、液晶显示屏接口电路IC6、调控器电路IC7、振荡晶体电路IC8、指示灯电路IC9、基准电压电路IC10、上电复位电路IC11、微计算机处理器电路IC12组成整体电路，各分电路由导线互相连接。

3.根据权利要求1所述的一种手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪，其特征在于：岩体结构面粗糙度系数测量方法如下：

1、手持式智能化岩体结构面粗糙度系数测量仪各部均处于准工作状态；

2、调整第一支脚、第二支脚、第三支脚，固定测量仪于被测岩体结构面上部；

3、记录倾角仪显示的角度；

4、设定传动电机转速和采样间距；

5、开启电控盒调控器，测量传感器随传动丝杠、丝母架的移动进行测量；

6、测量数据即时在显示屏显示并存储；

通过以上步骤，完成了安装、调试、测量的全过程。2 -->